proyecto final. (energia eolica)
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LUCES DE EMERGENCIAS ALIMENTADAS CON ENERGIA EOLICA. PRESENTADO POR: RUBEN RODRIGUEZ LEIDY COGOLLO JAILENY MORENO MATERIA: FISICA ELECTROMAGNETICA. PROFESOR: JAVIER BONILLA AÑO 2013 INTRODUCCION La energía eólica se considera una forma indirecta de energía solar. Entre el 1 y 2% de la energía proveniente del sol se convierte en viento, debido al movimiento del aire ocasionado por el desigual calentamiento de la superficie terrestre. La energía cinética del viento puede transformarse en energía útil, tanto mecánica como eléctrica. La energía eólica, transformada en energía mecánica ha sido históricamente aprovechada, pero su uso para la generación de energía eléctrica es más reciente, existiendo aplicaciones de mayor escala desde mediados de la década del 70 en respuesta a la crisis del petróleo y a los impactos ambientales derivados del uso de combustibles fósiles. La energía eólica está conociendo un crecimiento importante a escala mundial. Actualmente se calculan unos 30.000 generadores eólicos repartidos por el planeta. La industria eólica emplea directamente a más de 4.000 personas y existen unas 30 empresas para la fabricación de aerogeneradores. Hoy en día esta energía limpia, renovable y de gran potencial eléctrico ha aumentado sus posibilidades para la producción de energía eléctrica, ya que las nuevas tecnologías aplicadas irán permitiendo hacer más rentable la obtención de energía a partir de esta fuente. Teniendo en cuenta que sólo el 10% de esta energía se encuentra disponible cerca del suelo, el potencial sigue siendo considerable. Para aprovecharlo, sería necesario cubrir las tierras emergidas y las superficies marinas con enormes motores eólicos. Con estas condiciones, es razonable estimar que por mucho tiempo las aplicaciones de la energía eólica se limitarán a utilizaciones locales o bien como fuente complementaria en la alimentación de las redes eléctricas. Titulo Proyecto Trasformación de energía eólica para alimentar un sistema de luces de emergencia para empresas. Objetivo General Transformar energía eólica en energía eléctrica con el fin de implementar un sistema de luces de emergencia en la industria. Objetivos Específicos Buscar una alternativa de transformación de energía que permita remplazar la manera tradicional de producir energía eléctrica. Realizar un estudio que permita identificar que tan viable es utilizar la energía eólica para producir energía eléctrica. Elaborar un sistema de luces de alimentado por energía eólica diseñado específicamente para situaciones de emergencia. Antecedentes La producción mundial de energía eólica creció un 31% en 2009 Foto: axelivarsson Los nuevos datos, publicados por el Consejo Mundial de Energía Eólica (GWEC), establecen que el desarrollo de este tipo de energía aumentó una potencia de 37.500 megavatios (MW) al total de las instalaciones que ya se encontraban funcionando, por lo que en total ahora existen 157.900 MW. La energía del viento, entonces, hoy juega un rol protagónico en el mercado mundial. Según el GWEC, en la actualidad alrededor de medio millón de personas trabajan en la industria eólica, siendo los mercados con mayor crecimiento Asia, Norte América y Europa. Como se explica desde Ecoticias.com, China fue el país que demostró mayor evolución en la materia durante el 2009 dado que casi duplicó su capacidad de generación, pasando de 12.000 MW en 2008 a 25.100 MW a finales de 2009. Al mismo tiempo, India instaló una nueva potencia de 1.270 MW que, sumado al trabajo de Japón, Corea del Sur y Taiwán, ubican al continente asiático en el principal mercado de energía eólica durante el 2009, con más de 14.000 MW de nueva potencia. Por su parte, Estados Unidos instaló cerca de 10.000 MW en 2009, cifra con la cual aumentó la potencia instalada del país en un 39 por ciento y sumó un total de 35.000 MW. La Unión Europea, también aumentó considerablemente el desarrollo de este tipo de energía renovable: con el trabajo del 2009 dispone de 10.163 MW de nueva potencia, lo que representa un 23 por ciento más respecto al año anterior. Ahora, el total acumulado de energía eólica en la UE asciende a 74.767 MW, siendo los países con mayor capacidad Alemania, España, Italia, Francia y Reino Unido MARCO TEORICO Desde los albores de la civilización el hombre viene utilizando la energía eólica para la obtención de potencia mecánica, en el pasado más lejano activando un sistema de propulsión de acción como lo es la vela y desde hace dos milenios activando turbinas de acción como son los molinos de viento. La vela como sistema propulsivo de embarcaciones y el molino de viento como motor industrial evolucionaron sobre bases netamente empíricas y se perfeccionaron en numerosas variantes, pero fueron abandonados para la gran mayoría de las aplicaciones productivas cuando el desarrollo de las máquinas térmicas permitió al hombre aprovechar las grandes reservas de energía química almacenada en los combustibles fósiles convirtiéndolo a fuerza motriz y energía eléctrica. La energía eólica es una forma indirecta de energía solar. Las diferencias de presión y temperatura en la atmósfera, por la absorción de la radiación solar, son las que ponen en movimiento los vientos. El calentamiento del aire de la atmósfera en forma desigual provoca la circulación entre zonas con temperaturas distintas. Este viento produce una energía (llamada eólica en referencia al dios Eolo, el mitológico dios del viento) 1 utilizada desde hace mucho tiempo por el hombre en la navegación marina, en la molienda del grano y en la extracción del agua de los pozos, entre otros usos. 1 Tomado.de.http://www.tuverde.com/2010/02/la-produccion-mundial-de-energia-eolica-crecioun-31-en-2009/ La energía del viento que es posible captar con una máquina eólica, es directamente proporcional a la densidad del aire, a la superficie de captación y al cubo de la velocidad del viento. Naturalmente existen perturbaciones como resultado de otras fuerzas y además, a escala local, la orografía ejerce un efecto muy importante sobre las características del suelo. La energía eólica si bien es de alto nivel de calidad por ser cinética, no es en el fondo de baja entropía por carecer del ordenamiento que caracteriza a las formas nobles, en la eólica el desorden se manifiesta más en el tiempo que en el espacio por la gran variabilidad de la velocidad instantánea de los vientos de superficie. ¿Cómo se obtiene y se aprovecha? La captación de energía de los vientos se proyecta actualmente por medio de maquinas motrices mucho más sofisticadas que los primitivos milenios de vientos. La transformación de la energía captada a la forma en que se la requiere, se realiza por medio de convertidores adecuados debidamente a la maquina motriz. Las teorías generales y particulares del comportamiento de las turbinas eólicas y convertidores usuales fueron desarrolladas a partir de las máquinas más corrientes, pero su difusión es aún limitada. Las máquinas eólicas Actualmente la energía eólica se aprovecha de dos formas bien diferenciadas: Por una parte se utilizan para sacar agua de los pozos un tipo de eólicas llamados aerobombas, actualmente hay un modelo de máquinas muy generalizado, los molinos multipala del tipo americano. Directamente a través de la energía mecánica o por medio de bombas estos molinos extraen el agua de los pozos sin más ayuda que la del viento. Por otra, están ese tipo de eólicas que llevan unidas un generador eléctrico y producen corriente cuando sopla el viento, reciben entonces el nombre de aerogeneradores. El proceso de producción de estos dispositivos es una combinación de diversas tecnologías. Para el sistema de captación, compuesto por un determinado número de aspas que transforman la energía del viento en energía mecánica se utiliza la tecnología de la ventilación industrial. Para los sistemas de regulación, transmisión y generación de energía eléctrica se utilizan procesos de la industria electrónica y electromecánica. Los aerogeneradores tienen aspas o hélices que hacen girar un eje central conectado, mediante una serie de engranajes (la transmisión) al generador eléctrico. Un sistema eóloeléctrico convencional se compone de las siguientes partes principales: Aspas. Son la parte de la turbina que recibe directamente la energía del viento; los diseños avanzados están orientados a aprovechar al máximo esta energía. Un rotor está compuesto, generalmente, por dos o tres aspas cuyo tamaño comercial oscila entre los 25 y 50 metros y pueden pesar más de 900 Kg cada una. Rotor. Está compuesto por las aspas y el eje al que están unidas. Transmisión. La potencia se transfiere mediante el eje de rotación a una serie de engranes, o transmisión, que aumentan la baja velocidad de rotación de las aspas, del orden de las 60 revoluciones por minuto (rpm), a una velocidad de entre 1,500 y 2,000 rpm. Generador. La alta velocidad de rotación que se obtiene del sistema de transmisión se conecta al generador que produce electricidad a partir del movimiento, como en los tradicionales sistemas de vapor. Controles. Los diversos sistemas de control son coordinados y monitoreados por una computadora y puede tenerse acceso a ellos desde una ubicación remota. El control de ajuste gira las aspas para mejorar el desempeño a diferentes velocidades de viento. Otro control pone a la turbina en la dirección del viento. Los controles electrónicos mantienen un voltaje de salida constante ante los cambios de velocidad. El generador de velocidad variable es una parte importante que permite diseñar sistemas efectivos desde el punto de vista económico. Torre. Existen dos tipos de torres: de monotubo o tubo sólido de acero y de armadura. Las alturas varían con el tamaño del rotor entre los 25 y 50 m. Los aerogeneradores pueden producir energía eléctrica de dos formas: en conexión directa a la red de distribución convencional o de forma aislada: Las aplicaciones aisladas por medio de pequeña o mediana potencia se utilizan para usos domésticos o agrícolas (iluminación, pequeños electrodomésticos, bombeo, irrigación, etc.), Incluso en instalaciones Industriales para desalación, repetidores aislados de telefonía, TV, instalaciones turísticas y deportivas, etc. Los sistemas mas desarrollados y rentables consisten en agrupaciones de varias máquinas eólicas cuyo objetivo es verter energía eléctrica a la red. Dichos sistemas se denominan parques eólicos. La energía eólica por sus condiciones de producción caprichosa está limitada en porcentaje al total de energía eléctrica. Se considera que el grado de penetración de la energía eólica en grandes redes de distribución eléctrica puede alcanzar sin problemas del 15 al 20% del total sin especiales precauciones en la calidad del suministro ni en la estabilidad de la red. Para conocer cuál es la distribución de las velocidades del viento en un lugar determinado durante el año, se efectúan medidas sistemáticas por medio de anemómetros. Actualmente se dispone de mapas con las regiones más favorecidas para la instalación de máquinas eólicas para el aprovechamiento rentable de la energía del viento. Existe una medida con la que comparar la velocidad del viento llamada Escala Beaufort. La velocidad del viento aumenta con la altura; por tanto la hélice del aparato tendrá que colocarse cuanto más alto mejor (algunas decenas de metros por encima del suelo). También se procura colocar el aparato lejos de las turbulencias provocadas por obstáculos (árboles, edificios, etc). Los emplazamientos más favorables son los cerros o las colinas que dominan un terreno despejado y las costas marinas. Ventajas de la energía eólica La energía eólica no contamina, es inagotable y frena el agotamiento de combustibles fósiles contribuyendo a evitar el cambio climático. Es una tecnología de aprovechamiento totalmente madura y puesta a punto. Es una de las fuentes más baratas, puede competir en rentabilidad con otras fuentes energéticas tradicionales como las centrales térmicas de carbón (considerado tradicionalmente como el combustible más barato), las centrales de combustible e incluso con la energía nuclear, si se consideran los costes de reparar los daños medioambientales. Generar energía eléctrica sin que exista un proceso de combustión o una etapa de transformación térmica supone, desde el punto de vista medioambiental, un procedimiento muy favorable por ser limpio, exento de problemas de contaminación, etc. Se suprimen radicalmente los impactos originados por los combustibles durante su extracción, transformación, transporte y combustión, lo que beneficia la atmósfera, el suelo, el agua, la fauna, la vegetación, etc. La utilización de la energía eólica para la generación de electricidad presenta nula incidencia sobre las características fisicoquímicas del suelo o su erosionabilidad, ya que no se produce ningún contaminante que incida sobre este medio, ni tampoco vertidos o grandes movimientos de tierras. Al contrario de lo que puede ocurrir con las energías convencionales, la energía eólica no produce ningún tipo de alteración sobre los acuíferos ni por consumo, ni por contaminación por residuos o vertidos. La generación de electricidad a partir del viento no produce gases tóxicos, ni contribuye al efecto invernadero, ni a la lluvia ácida. No origina productos secundarios peligrosos ni residuos contaminantes. Cada KW/h de electricidad, generada por energía eólica en lugar de carbón, evita: 0,60 Kg CO2, dióxido de carbono 1,33 gr SO2, dióxido de azufre 1,67 gr NOx, óxido de nitrógeno. La electricidad producida por un aerogenerador evita que se quemen diariamente miles de kilogramos de lignito negro en una central térmica. Ese mismo generador produce idéntica cantidad de energía que la obtenida por quemar diariamente 1.000 Kg de petróleo. Al no quemarse esos Kg de carbón, se evita la emisión de 4.109 Kg de CO2, lográndose un efecto similar al producido por 200 árboles. Se impide la emisión de 66 Kg de dióxido de azufre -SO2- y de 10 Kg de óxido de nitrógeno -NOx- principales causantes de la lluvia ácida. La energía eólica es independiente de cualquier política o relación comercial, se obtiene en forma mecánica y por tanto es directamente utilizable. En cuanto a su transformación en electricidad, esta se realiza con un rendimiento excelente y no a través de aparatos termodinámicos con un rendimiento de Carnot siempre pequeño. Desventajas de la energía eólica El aire al ser un fluido de pequeño peso específico, implica fabricar máquinas grandes y en consecuencia caras. Su altura puede igualar a la de un edificio de diez o más plantas, en tanto que la envergadura total de sus aspas alcanza la veintena de metros, lo cual encarece su producción. Desde el punto de vista estético, la energía eólica produce un impacto visual inevitable, ya que por sus características precisa unos emplazamientos que normalmente resultan ser los que más evidencian la presencia de las máquinas (cerros, colinas, litoral). En este sentido, la implantación de la energía eólica a gran escala, puede producir una alteración clara sobre el paisaje, que deberá ser evaluada en función de la situación previa existente en cada localización. Un posible impacto negativo es el ruido producido por el giro del rotor, pero su efecto no es mas acusado que el generado por una instalación de tipo industrial de similar entidad, y siempre que estemos muy próximos a los molinos. También ha de tenerse especial cuidado a la hora de seleccionar un parque si en las inmediaciones habitan aves, por el riesgo mortandad al impactar con las palas, aunque existen soluciones al respecto como pintar en colores llamativos las palas, situar los molinos adecuadamente dejando “pasillos” a las aves, e, incluso en casos extremos hacer un seguimiento de las aves por radar llegando a parar las turbinas para evitar las colisiones. UNA ENERGÍA EN DESARROLLO La energía eólica está conociendo un crecimiento importante a escala mundial. Actualmente se calculan unos 30.000 generadores eólicos repartidos por el planeta. La industria eólica emplea directamente a más de 4.000 personas y existen unas 30 empresas para la fabricación de aerogeneradores. Hoy en día esta energía limpia, renovable y de gran potencial eléctrico ha aumentado sus posibilidades para la producción de energía eléctrica, ya que las nuevas tecnologías aplicadas irán permitiendo hacer más rentable la obtención de energía a partir de esta fuente. Teniendo en cuenta que sólo el 10% de esta energía se encuentra disponible cerca del suelo, el potencial sigue siendo considerable. Para aprovecharlo, sería necesario cubrir las tierras emergidas y las superficies marinas con enormes motores eólicos. Con estas condiciones, es razonable estimar que por mucho tiempo las aplicaciones de la energía eólica se limitarán a utilizaciones locales o bien como fuente complementaria en la alimentación de las redes eléctricas. Las zonas más favorables para la implantación de grandes motores eólicos son las regiones costeras y las grandes estepas, donde vientos constantes soplan regularmente. En general, como la velocidad del viento aumenta con la altura, los emplazamientos más favorables son los cerros y las colinas que dominan un terreno despejado, sin obstáculos que originen turbulencias. Para obtener buenos resultados, es necesaria una velocidad media del viento superior a 30 km/h (fuerza 5 en la escala de Beaufort). LUCES DE EMERGENCIAS ALIMENTADAS CON ENERGIA EOLICA. Teniendo en cuenta las necesidades generadas en momentos de emergencia vimos en la energía eólica una gran oportunidad de implementar un sistema de luces de emergencia que permitan ahorrar costos en energía tradicional, básicamente el proyecto está enfocado para la industria, pero no tiene ninguna restricción es decir también puede ser implementado en hogares, colegios o en cualquier lugar que requiera de este tipo de sistemas. De manera estructural se planteo cual sería el esquema inicial de arranque del proyecto el cual puede ser observado en las siguientes imágenes. Este es un proyecto que puede llegar a tener una gran aplicabilidad si se tiene en cuenta que fuentes de energía como el petróleo se están agotando y es necesario comenzar a buscar elementos alternativos que garanticen el correcto funcionamiento de las industrias que es para quien inicialmente esta diseñado el proyecto. Un punto importante de nuestro proyecto es que no solo busca generar energía si no preservar los recursos naturales que actualmente son los que nos proveen de la misma ya que al utilizar energía eólica simplemente hacemos uso de un recuro que tenemos de manera constante y al que no se le ha dado la aplicabilidad que se merece. En las imágenes anteriores se puede observar cómo se implementaría este tipo de de generadores para obtener el resultado que se busca es decir energía eólica alimentando un sistema de luces de emergencia. Es un proyecto muy viable ya que se está generando energía de un recurso que el mismo medio ambiente produce y además este proyecto ayuda a conservar el medio ambiente, ayudando a la conservación de sus recursos y dando un buen uso de lo que este produce. Este se llevara a cabo revisando las principales características del proyecto como lo son su funcionamiento, acceso a sus servicios y los impactos que este genere en la sociedad. CONCLUSIONES Con el trabajo realizado podemos concluir: Que la utilización de la energía eólica puede ser de mucha utilidad para el ser humano Que al utilizar la energía eólica hacemos el uso de un recuso natural inagotable Que al producir energía eólica podemos ayudar a la conservación del medio ambiente Al hacer un uso eficaz de la energía eólica se puede generar energía que contribuye al beneficio del medio ambiente y también a la utilización correcta de un recurso natural BIBLIOGRAFIA Páginas web: -http://es.wikipedia.org/wiki/Energia-eolica -http://erenovable.com/energia-eolica/ -http://es.wikipedia.org/wiki/Cambio_climatico Libros: -Análisis de sistemas eléctricos ante la integración de parques eólicos
